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M E C HANISCHE VERFAHREN
Die wichtigsten Siebverfahren und ihre Grenzen
Pulvrige Produkte präzise
fraktionieren
von feinen Partikelstrukturen an der Oberfläche
der Siebe oder in den Siebmaschen. Kunststoffgewebe können die Elektrostatik in der Regel
nicht ableiten, sofern keine elektrostatischen
Leitwirkungen durch Zusätze in dem Kunststoffgewebe eingebracht wurden. Die elektrostatische Wirkung ist umso höher, je feiner das
Siebgut ist.
Am wichtigsten: das Siebverfahren
Pulverförmige Rohstoffe zeichnen sich durch ihre inhomogene Struktur
und eine sehr hohe Variantenvielfalt im Verhalten auf. Will man sie in
definierte Kornbandbereiche bei höchster Trennschärfe zerlegen, sind
Know-how und moderne Technik gefragt. Um die richtige Lösung für
das jeweilige Siebproblem zu finden, bedarf es umfangreicher Vorversuche mit möglichst großen Mengen.
E
s gibt eine ganze Reihe von Faktoren, die
das Fließverhalten von Pulver und damit den
Siebvorgang beeinflussen: Korngröße, Korngrößenverteilung, Partikelform und -oberflächenstruktur, Porosität, Schüttgewicht bzw.
Stampfdichte und Feuchte gehören dazu. Je
weniger fließfähig, desto siebschwieriger ist
das Produkt. Das Fließverhalten ist auch entscheidend für die Durchsatzleistung und
Trennschärfe und damit ein wesentlicher Faktor zur Beurteilung der Güte des Siebverfahrens. Als siebschwierig gelten auch Produkte
mit geringem Schüttgewicht, hoher Produktfeuchte, stark variierender Kornform und
Oberflächenstruktur sowie kleiner Korngröße.
Will man die Fraktionierqualität beurteilen,
muss man die am Siebprozess beteiligten
Komponenten betrachten, besonders das
Siebgewebe. Es ist mit runden, quadrat- und
trapezförmigen Geometrien erhältlich. Eckige
Geometrien sind in den Randbereichen scharfkantiger, was zu einer Verschiebung des Kornspektrums bei bruchempfindlichen Produkten
führen und das Verhalten der Partikelkörner in
der Masche beeinflussen kann.
das Siebgewebe fließende Luftströme beeinträchtigen und die scharfen Kanten können
durch Störung der Kornstrukturen die Siebung
beeinflussen.
Metallische Gewebe haben eine höhere Spannung und damit ein geringes Flatterverhalten.
Darunter versteht man die Bewegung des
Siebgewebes in der vertikalen Ebene durch die
Erregung des Gewebes oder der Rahmenteile.
Kunststoffsiebe haben ein hohes Flatterverhalten. Die Elektrostatik hat ebenfalls Einfluss
auf die Wahl des Siebgewebes. Elektrostatische
Ableitungen durch an den Siebrahmen angebrachte Kupferlitzen verhindern das Festhalten
Den größten Einfluss auf die Siebung hat das
Siebverfahren. Man unterscheidet zwischen
Langhub-, Taumel-, Vibrations-, Rotations-, und
Vibrations-Rotations-Siebanlagen. Die Verfahren können durch die Überlagerung von Siebrahmen und -gewebe mit einer Ultraschallerregung ergänzt werden. Die Erregung der Siebe
erfolgt durch die Bewegung der Siebmaschine
in unterschiedlichen Richtungen.
Bei der Langhubsiebung sind die Siebe bei einer Eindeckermaschine hintereinander angeordnet. Die Größe der Siebfläche ergibt sich
aus der Breite und Länge des Siebweges. Ein
wichtiger Faktor ist darüber hinaus die Länge
der Hubbewegung innerhalb einer Ebene, d. h.
die Wegdifferenz zwischen den beiden Umkehrpunkten im horizontalen Bereich. Weitere
Faktoren sind die Neigung des Siebgewebes
und die Wahl der Siebabreinigung. Dazu können Kunststoffbälle, Bürstendreieckskörper
oder auch Ultraschall eingesetzt werden. Der
Siebeinleger besteht aus einem oben liegenden durchgehenden Siebgewebe und einem
darunter angeordneten Bodenblech mit Dreiecksreitern. Diese segmentieren die Siebfläche
Siebe und Siebarten
Neben Metalldrähten in unterschiedlichen Varianten stehen Kunststoffsiebgewebe zur
Wahl. Auch Lochblech in verschiedenen Maschengeometrien, quadratisch oder rechteckig
gewebt, ist im Einsatz. Im Bereich von Blechsieben stehen Langloch-, Quadratloch-, Rundloch- und gedrückte, sogenannte Conidur-Bleche zur Wahl. Bei Letzteren bleibt das durchgedrückte Stück Blech als scharfkantige Erhöhung übrig. Die gedrückte Struktur kann durch
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Gezielte Vibrationsüberlagerungen der
äußeren Siebgewebe
verhindern bei der
Vibrations-Rotationssiebmaschine ein
Zukleben der Gewebe
Die Langhubsiebmaschinen erreichen aufgrund
des langen Siebwegs höchste Trennschärfe
Die Lohnsiebmaschine Planoscreen ist auch für
schwer zu siebende Produkte einsetzbar
in einzelne Bereiche, in denen die Reinigungskörper angeordnet sind. Die Intensität der Erregung dieser Reinigungskörper bestimmt,
wie schnell sich das Siebgewebe zusetzt bzw.
ob das Siebgewebe im kontinuierlichen Betrieb freigehalten werden kann.
Bei der Langhubsiebung weisen die Produktströme eine wellenförmige Bewegung über
das Siebgewebe auf. Längliche Partikel können
sich aufgrund der meist niedrigen Frequenz
der Partikelerregung nur in geringem Maße
senkrecht aufstellen und somit in länglicher
Form durch das Siebgewebe fließen. Die Partikel werden sehr schonend über das Siebgewebe geführt. Der lange Siebweg ermöglicht eine
hohe Trennschärfe und einen, bei guter Einstellung, geringen Fehlkornanteil. Die Zuführung des Siebgutes erfolgt nicht zentrisch,
sondern am Beginn des Siebtroges. Die einzelnen Fraktionen werden hintereinander von fein
zu grob angeordnet, sodass das Aufgabegut eine Rampe auf dem Siebgewebe bildet, die sich
zum Ende des Siebweges hin reduziert. Der
Siebweg kann mit einer Mehrdeckerlösung verlängert werden. Klemmsysteme gewährleisten
schnelle Siebwechsel bzw. -kontrollen.
Bei der Taumelsiebmaschine weist der gesamte Siebtrog eine elliptische Bewegung auf. Jede Ebene des Siebtroges hat eine spezifische
Siebmaschenweite. Die vertikale Anordnung
der Siebe übereinander gewährleistet die
Trennung in Fraktionen. Die zentral aufgegebenen Siebgüter wandern von der Mitte zum
Randbereich. Durch die Rundsiebanordnung
sind auf engem Raum große Siebflächen realisierbar. Die Werte für die Trennschärfe sind
ähnlich wie bei der Langhubsiebung, wobei
längliche Partikel aufgrund der Bewegung vermehrt senkrecht aufstehen und zu einem etwas höheren Fehlkornanteil führen können.
Beeinflussende Parameter sind auch die Drehfrequenz der Taumelbewegung, die Größe der
Siebdurchmesser sowie die Wahl der Siebhilfsmittel zur Freihaltung der Siebgewebe.
Bei durchgehenden Sieben können Siebrisse
höhere Kosten verursachen. Daher ist die Segmentierung der Dreieckssiebe in Tortenstücke
sinnvoll. Kontrolle und Ersatz der Siebe sind relativ aufwendig. Taumelsiebmaschinen weisen hohe Siebflächen auf engen Platzverhältnissen auf.
Bei der Vibrationssiebung, ausgeführt als
Rundvibrations- oder auch Längsvibrationssiebe, werden die Siebe und der Siebrahmen über
starke Vibratoren erregt. Einfluss darauf haben
die Stärke der Vibration sowie die Anordnung
der Vibrationsplatten innerhalb der Vibratoren, die je nach Einstellung zu unterschiedlichem Wurfverhalten des Siebgutes auf dem
Siebgewebe führen können. Bei der kurzhubigen und damit hochfrequenten Sieberregung
stellen sich besonders längliche Partikel vermehrt senkrecht auf und können als Fehlkorn
durch die Siebgewebe fließen. Allerdings weisen die Vibrationssiebmaschinen oftmals einen höheren Durchsatz auf. Beengte Platzverhältnisse können sehr gut mit dieser Technik
gelöst werden. Das Verfahren ist besonders für
Produkte mit höherer Schüttdichte und gröberen Partikelstrukturen sehr effizient.
Völlig anders verhält es sich bei Wirbelstromoder auch Vibrations-Rotationssiebanlagen.
Bei diesen Systemen werden Siebzylinder oder
auch -halbschalen verwendet. Das Siebgewebe wird hierbei in eine Trägerstruktur gespannt. Zylinder weisen ein höheres Flatterverhalten gegenüber Halbschalen auf. Tendenziell lassen sich auch hier Kunststoff- und
Metallgewebe miteinander kombinieren.
Aufgrund der gekrümmten Form des Siebgewebes ist die offene Siebfläche geringer als bei
den horizontal angeordneten Siebgeweben.
Die Geometrie der Drähte wirkt sich hierbei
verstärkt gegenüber den horizontalen Sieben
in der Durchsatzleistung und Trennschärfe
aus. Grundsätzlich wird das Siebgut über eine
Dosierschnecke in den Siebzylinder gefördert.
Der vordere Teil der Welle wird als Schnecke
und der hintere Teil als Mehrflügel-Mischeinsatz ausgeführt. Je nach Ausführung variieren
die Erregung und damit das Verhalten des
Siebgutes. Rotationssiebanlagen werden gerne für Schutzsiebungen eingesetzt. Hierbei
wird meist zwischen zwei Fraktionen unterteilt. Die Überkornfraktion tritt am Ende des
Siebzylinders aus und kann durch das Einstellen einer sogenannten Stauscheibe und dem
damit gebildeten Fließspalt beeinflusst werden. Sobald dieser Spalt geschlossen wird,
kann ein Partikel nur bei entsprechend kleiner
Kornstruktur das Sieb passieren. Besonders
wenn man lose Agglomerate erwartet, kann
eine Desagglomeration mit der Schutzsiebung
kombiniert werden. Rotationssiebanlagen
weisen kleine Bauformen auf. Bei VibrationsRotationssiebanlagen wird die Erregung der
Siebhalbschalen durch die Wirbelflügel noch
durch eine starke Vibration überlagert. Besonders i sehr leichte und zum Schmieren neigende Produkte lassen sich hiermit gut sieben.
Die richtige Wahl der Dosierung
Auch Höhe und Güte der Dosierung über Dosierschnecken oder Vibrationsrinnen entscheiden über die Siebqualität. Hierbei sollte das
Sieb zu 70 % ausgelastet werden. Dies ist aber
von Produkt und Verfahren abhängig und sollte stets durch Siebversuche getestet werden.
Vorversuche sind bei der Vielzahl der Parameter prinzipiell zu empfehlen. Ebbecke Verfahrenstechnik, seit vielen Jahren im Bereich der
Lohnsiebung tätig, verfügt über ein breites
Portfolio an Anlagen dafür. Die Siebanlagen
Planoscreen und Planodry sind eigen entwickelt und für die kontaminationsfreie Siebung
und auch zur Trocknung unter Stickstoffatmosphäre oder einer Druckkaskade ausgelegt.
Darüber hinaus setzt das Unternehmen Systeme anderer namhafter Hersteller ein und ist
zudem in den Bereichen Lohnmischung, -granulierung, -trocknung und -pastillierung tätig.
» www.prozesstechnik-online.de
Suchwort: cav0116ebbecke
Autor
Axel Ebbecke
Vorstand,
Ebbecke Verfahrenstechnik
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